陶粒轻集料混凝土内部相对湿度及收缩性能研究

本文研究了引气剂掺量、水胶比以及陶粒预湿程度对混凝土内部相对湿度及收缩性能的影响规律。研究表明:引气剂掺量的改变对混凝土内部相对湿度无明显影响,而对收缩特性的影响显著;水胶比的提高对轻集料混凝土的内部相对湿度和收缩性能的影响均较大,应选择较低的水胶比配制陶粒轻集料混凝土,从而达到提高混凝土收缩性能的目的;预湿陶粒可以降低混凝土内部相对湿度的变化幅度,同时对减少混凝土的收缩变形是有利的。

等强度下混凝土组分对内部相对湿度和自收缩的影响

采用自制的试验装置,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维、双掺粉煤灰和矿渣以及减缩剂对7d等强度混凝土早龄期自收缩和内部相对湿度的影响规律和机理以及两者之间的关系。结果表明,减缩剂、双掺矿物掺合料和PVA纤维均明显降低了混凝土的自收缩值,以掺减缩剂效果最佳,自收缩72h(3d)前发展速度很快,可达到672h(28d)的80%以上,但掺减缩剂混凝土自收缩发展速度相对较慢,表现出一定的"滞后效应";各组混凝土试件早龄期内部相对湿度均经历了初期的水汽饱和期和随后的逐渐减少期两个阶段,而掺减缩剂混凝土试件表现出很强的保湿能力;与内部相对湿度相对应,混凝土自收缩也表现出明显的两个阶段,有很好的线性相关性,水汽饱和期所测自收缩主要为化学减缩以及由其引发的少量凝缩,取决于减缩剂、PVA纤维和矿物掺合料对混凝土的保湿能力,减少期自收缩主要为自干燥收缩,由胶凝材料的水化程度和速率所决定。

预湿轻集料对混凝土内部相对湿度特性的影响

为缓解混凝土的早期自干燥,减小自收缩,用预湿轻集料对其内部相对湿度进行调控.采用湿度测试仪和混凝土收缩测试仪,研究了水胶比、矿物掺合料对混凝土内部相对湿度与自收缩的影响规律,及预湿轻集料对自收缩的抑制效果.研究表明:混凝土内部相对湿度早期下降快,后期下降慢;降低水胶比、掺加硅灰会加快内部相对湿度的下降速度,而粉煤灰的加入可延缓低水胶比混凝土早期内部相对湿度的下降过程.预湿轻集料的引入可对混凝土内部相对湿度起到补偿作用,减小自收缩,作用效果随轻集料引入水量的增大而增强.

干湿交替下混凝土内部相对湿度变化规律

分别采用清水和硫酸盐溶液作为湿润溶液,对C30和C80这2个强度等级混凝土进行了干湿交替试验,测量了干湿交替下混凝土不同深度处的相对湿度随时间的发展规律.结果表明:在覆膜养护阶段,混凝土内部相对湿度的发展遵循两阶段发展模式,即首先经历一段湿度饱和期(湿度为100%),然后进入湿度下降期;混凝土内部相对湿度沿高度呈现明显的梯度;当混凝土进入干湿交替过程后,只有距混凝土表层一定深度范围内的相对湿度发生变化,大于此深度处的混凝土相对湿度基本保持不变,此深度即为干湿交替影响深度;不同强度等级混凝土在相同干湿交替条件下影响深度不同,混凝土水灰比越小,强度等级越高,影响深度越小;湿润过程采用硫酸盐溶液时,混凝土的干湿交替影响深度要比采用清水时大.

干燥收缩混凝土内部相对湿度变化实验研究

混凝土内部相对湿度是决定干燥收缩的重要参数。基于新型温湿度一体数字传感器,开发埋入式混凝土内部相对湿度测量新方法,具有体积小、自动、准确、快速、高效等特点。进行C30普通混凝土和C60高性能混凝土非标准干燥收缩实验,测试干燥过程中收缩变形和内部相对湿度随龄期的发展变化,利用回归理论,建立二者的定量线性关系。

不同养护条件下混凝土早期内部相对湿度变化的研究(一)

采用混凝土内部相对湿度测试方法,研究了不同养护条件下,不同水灰比的混凝土早期内部相对湿度(IRH)的变化规律。研究表明,在无养护条件下,混凝土早期IRH下降主要受水分扩散与自干燥的影响。随着水灰比的减小,水分扩散对IRH的影响减小,自干燥的影响增大,IRH的下降幅度增大。水养护对延迟混凝土早期IRH的下降有一定作用,水灰比越大,作用越明显。

水分扩散与自干燥对混凝土早期内部相对湿度的影响

研究了不同水灰比的混凝土由于自干燥和水分扩散引起的混凝土早期内部相对湿度(IRH)变化。试验结果表明,高水灰比混凝土的早期IRH变化主要受水分扩散的影响;而对于低水灰比的混凝土,其早期IRH变化不仅受水分扩散影响,同时也受到自干燥的影响。

高性能混凝土早期自干燥与内部相对湿度的研究

研究不同水胶比(mw/mb)、不同浆体体积含量、不同矿物掺和料以及不同聚丙烯纤维对高性能混凝土早期由自干燥引起的内部相对湿度(Internal Relative Humidity,IRH)分布的影响。结果表明,水胶比越小自干燥引起的IRH下降越大;矿物掺和料对自干燥引起的IRH分布的影响与其组成、活性和细度有关;聚丙烯纤维对混凝土自干燥效应影响甚微。

基于不同风速的混凝土干缩特性及内部相对湿度试验研究

研究了基于不同风速组试验的混凝土试件收缩变形及其发展规律以及内部相对湿度分布及其发展规律,并通过对试验数据的线性与非线性拟合,分析了混凝土试件收缩变形与内部相对湿度之间的内在关系。研究结果表明,风速加速了混凝土试件内部水分的扩散,改变了内部相对湿度的分布,也加速了试件收缩变形的发展,且风速作用条件下,混凝土试件干缩变形与内部相对湿度的对应关系更加倾向于非线性关系。在实际工程中,可以依据拟合得出的非线性关系,用结构的内部相对湿度预测对应条件下的收缩变形值及其发展情况,进而采取对应的防裂与预防性维护措施,从而达到改善混凝土结构耐久性能,并提高其使用寿命的目的。

内部相对湿度对含氧化镁混凝土收缩变形的影响

为了研究内部相对湿度、氧化镁和监测位置对混凝土材料收缩变形和内部相对湿度的影响,开展了不同条件下混凝土内部相对湿度和收缩变形的试验。结果表明:随着外界环境相对湿度的不断增大,在同一距离预留干燥面条件下,混凝土内部相对湿度的变化规律呈现出不断增大的趋势,混凝土干燥收缩率的变化规律呈现出不断减小的趋势。在同一监测位置处,掺加氧化镁混凝土的相对湿度要大于不掺加氧化镁混凝土的相对湿度,掺加氧化镁混凝土的干燥收缩率要小于不掺加氧化镁混凝土的干燥收缩率;掺加氧化镁的混凝土可以有效地降低混凝土的干燥收缩率,且有效降低了混凝土内部相对湿度。

粉煤灰对混凝土内部相对湿度的影响

采用电容式温湿度数字传感器研究了粉煤灰掺量和细度对混凝土内部相对湿度的影响。结果表明:粉煤灰可以延缓混凝土内部相对湿度的降低;II级粉煤灰延缓混凝土内部相对湿度降低效果最好的掺量为20%;细度不同,其它指标相近的I级和II级粉煤灰对混凝土内部相对湿度的影响较为相近,III级粉煤灰延缓混凝土内部相对湿度降低的效果很弱。

等强度下化学外加剂对混凝土内部相对湿度和徐变的影响

以自制的徐变加载装置,探究了萘系减水剂、聚羧酸减水剂及缓凝组分、减缩组分对混凝土基本徐变和干燥徐变的影响规律。结果表明:相比萘系减水剂,聚羧酸减水剂能显著降低混凝土的干燥徐变,对基本徐变的降低效果稍低;复掺缓凝组分的混凝土的干燥徐变明显高于基准组,基本徐变仍比基准组略有提高;复掺减缩组分对混凝土的基本徐变和干燥徐变均有较好的降低效果;预应力加载不会加速内部水分向外界扩散;聚羧酸减水剂和减缩组分通过降低内部水分传输来降低干燥徐变,在密封状态下,也会削弱混凝土内部水分传输的强度,延长其传输时间,同样会较低程度降低基本徐变。

真实环境下早龄期水工混凝土内部相对湿度实验研究

混凝土内部相对湿度是混凝土的重要性能参数之一.为了揭示实际工程中不同湿度状态下早龄期水工混凝土内部相对湿度的变化规律,在宜昌地区开展了高、低温季节真实环境下掺粉煤灰水工混凝土湿度实验,对比研究了6面包裹、5面包裹和6面裸露3种不同湿度交换状态下,水工混凝土立方体试件不同深度处的内部相对湿度变化规律.实验结果表明,高、低温季节下的水工混凝土内部相对湿度变化可分为两个阶段,即内部相对湿度在第一阶段维持为100%,在第二阶段缓慢下降;环境温度是影响水工混凝土内部相对湿度变化的重要因素,环境温度越高,水工混凝土内部相对湿度下降的越早且越快;由于水工混凝土的水胶比较高,水工混凝土内部相对湿度下降主要是水分向外界扩散引起,而由水化反应引起的内部相对湿度下降值基本可以忽略.

早龄期混凝土内部湿度场的测量与数值模拟

通过对以往常用的混凝土内部相对湿度测试方法进行比较分析,研究开发能够准确、方便、数字化测试水泥基材料内部相对湿度的新型测试装置。基于新型测试装置对早龄期混凝土内部相对湿度进行了测量;并对混凝土内部湿度场进行了数值模拟。结果表明:新型测试装置结果要比预埋管法准确,装置的滞后性小;混凝土表面相对湿度降低较快,内部降低慢,水分含量沿试件高度分布不均,存在明显的湿度梯度;低水胶比混凝土的内部湿度场不仅受水分扩散的影响,还受到自干燥效应的影响;有限元数值模拟的计算结果与实测值有良好的一致性,有限元仿真计算能够较准确模拟混凝土的相对湿度,可用于分析不同构件混凝土的相对湿度变化规律。

不同水胶比高性能混凝土内部自干燥与干湿循环影响试验

混凝土内部相对湿度是影响混凝土性能状态的重要因素。为研究不同水胶比、不同粉煤灰(FA)掺量对高性能混凝土自干燥效应的影响以及干湿循环过程中混凝土内部相对湿度(IRH)变化规律,首先对4种不同配合比的混凝土试件采用双层锡箔纸密封包裹处理,并对其自干燥现象持续70 d监测,然后对不掺粉煤灰0. 3水胶比的混凝土试件进行不同时段的浸水和自然干燥多次循环试验,模拟混凝土在干湿循环历程中其IRH变化规律。试验表明:在密封状态下,高性能混凝土内部相对湿度变化存在两个时期,即湿度饱和期(相对湿度100%)和湿度下降期;相同水胶比下,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的湿度饱和期增长,自干燥作用较缓慢,掺量35%FA的混凝土尤为明显; 0. 4水胶比掺35%FA的混凝土试件内部相对湿度基本无变化,几乎不存在自干燥现象。在干湿循环过程中,湿度上升(浸水)的速率明显大于湿度下降(干燥)的速率,随干燥时间增长,其内部相对湿度下降的速率逐渐变慢;随着干湿循环次数的增加,混凝土内部相对湿度变化速率逐渐减小。

预湿陶砂对混凝土板早期湿度分布及发展的影响

研究了室内单面干燥条件下预湿陶砂轻骨料(PSLWA)掺量(体积分数)及水胶比(质量比)对高、中、低强混凝土板28d内部相对湿度(IRH)分布及发展的影响.结果表明:随PSLWA掺量增大,高、中、低强混凝土板湿度饱和期延长,板湿度水平整体提高,湿度下降延缓,板厚方向上湿度梯度减小,湿度饱和区面积比例增大;引入内养护水约60kg/m^3,高、中强混凝土板28d内部相对湿度可维持在92%以上;随基体水胶比降低,PSLWA内养护作用增强,表面干燥影响深度减小;PSLWA不能彻底消除室内单面干燥条件下高、中、低强混凝土板中的表面干燥效应.

预湿再生砂与膨胀剂协同作用对再生砂混凝土收缩性能的影响

为了降低再生砂混凝土的收缩变形,研究了预湿再生砂对混凝土工作性能、抗压强度、自收缩、干燥收缩及内部相对湿度的影响,并在此基础上掺入3种不同类型膨胀剂,进一步研究了预湿再生砂与膨胀剂协同作用对混凝土自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:在附加用水量相同情况下,与采用绝干状态再生砂制备的混凝土相比,采用预湿再生砂制备的混凝土工作性能降低、强度增加,混凝土内部相对湿度更高,有效降低了其自收缩和干燥收缩;在掺入的3种膨胀剂中,钙质膨胀剂对混凝土自收缩的抑制效果最佳,钙镁复合膨胀剂对混凝土干燥收缩的抑制效果最佳;100%预湿程度下,与未掺膨胀剂混凝土相比,掺10%(质量分数)钙质膨胀剂的全再生砂混凝土的28 d自收缩降低了83.2%,掺6%钙镁复合膨胀剂的全再生砂混凝土的120 d干燥收缩则降低了36.1%。

饱和面干处理方式对再生细骨料UHPC自收缩性能的影响

采用预湿饱和面干和外加水饱和面干处理再生细骨料(RFA),并以RFA替代50%的河砂,制备超高性能混凝土(UHPC).研究不同处理方式获得的饱和面干RFA对UHPC抗压强度、内部相对湿度和自收缩性能的影响,并利用压汞分析进行机理解释.研究结果表明,当总水胶比为0.24时,与采用预湿饱和面干RFA的UHPC相比,采用外加水饱和面干RFA的UHPC中孔径大于50 nm的孔体积增多,抗压强度降低;内部相对湿度减少,自收缩增大;其28.0 d抗压强度仅降低3.2%,且7.0 d的自收缩仅提高10.5%.因此,在实际工程的UHPC中可采用外加水饱和面干RFA,以获得更好的施工效益.

陶粒内养护高性能混凝土抗裂性能研究

通过平板开裂试验,研究陶粒内养护对不同强度混凝土早期抗裂性能的影响规律,并结合混凝土塑性收缩试验、绝热温升试验和内部相对湿度变化,探明陶粒内养护提高混凝土早期抗裂性能的微观机理.结果表明:在混凝土中使用饱水陶粒替代部分粗骨料,能够减少混凝土材料的早期塑性收缩,降低大体积混凝土内部的水化温升,有效提高混凝土早期的抗裂性能,达到显著的内养护效果;饱水陶粒通过减缓早龄期试件内部相对湿度的快速下降,改善了胶凝材料水化环境,有效抑制了胶凝材料水化过程引发的自干燥作用,降低了混凝土材料早期收缩,从而提高了混凝土材料的抗裂性能;C30与C60两个强度混凝土中饱水陶粒替代粗骨料的最佳比例均为20%(体积分数).

预湿轻细骨料对混凝土内养护效率的影响

研究了2种轻细骨料的微观结构与释水性能及其预湿后对混凝土内部相对湿度和自收缩的影响.提出了混凝土内养护效率的概念,并研究了轻细骨料粒径与颗粒分布对内养护效率的影响.结果表明：轻细骨料孔隙体积和孔径皆大于硬化水泥净浆;预湿轻细骨料可以延迟混凝土由于自干燥引起的内部相对湿度降低并减小其降低幅度;内养护混凝土的自收缩和内部相对湿度存在线性关系.当轻细骨料用量占净浆体积的36%~39%时,混凝土在早期的28d内不产生自收缩.混凝土内养护效率随轻细骨料颗粒间距和半径比值的增大而减小,在轻细骨料颗粒间距和半径比值为1.1时,混凝土内养护效率为100%.